2

с.Катарколь

СШ им. А.И. Досова

Байтемиров Алимжан Тулегенович, 11 класс

Малдыбаев Архат Муратович, 11 класс

«Экологический мониторинг местности на основе изучения радиационного фона»

Направление: Здоровая природная среда - основа реализации стратегии «Казахстан - 2030»

Секция: Охрана окружающей среды и здоровья человека.

Научный руководитель:

Дайнис П.П.

г.Кокшетау

2005г.

Абстракт

Целью данного исследования является изучение понятия радиации на конкретных практических действиях (работы со специальной аппаратурой); проведение анализа радиационной обстановки местности и на основе этого продолжение экологического мониторинга окружающей среды.

В последнее время часто наблюдаются онкологические заболевания и ухудшение самочувствия населения. Это наводит на мысль о том, что кроме экономических и социальных факторов, существует другая причина всех бед. Руководствуясь знаниями о радиационных источниках загрязнения окружающей среды, нами были проведены замеры радиационного фона местности нашего села.

Для данного исследования мы применили специальную аппаратуру: дозиметр «Мастер1» и рентгенметр ДП-5В. С помощью этих приборов были проведены измерения, проанализированы результаты и сделаны соответствующие выводы.

Данная исследовательская работа позволила нам более глубоко и, главное, осознанно изучить понятие радиации и радиационного фона, понять важную роль экологического образования. Так как, зная о том, что происходит с природой, можно попытаться помочь ей. Ведь не даром говорят, в знании - сила!

В целом результаты данной работы подтвердили наши предположения. В результате замеров радиационного фона в различных районах села была обнаружена следующая зависимость: чем больше в районе многоэтажных домов, тем выше показания радиации. Это, без сомнения, говорит о том, что стройматериалы, использованные для постройки этих зданий, были загрязнены радиоактивными элементами. Отсюда и вспышки онкологических заболеваний.

Результаты этого исследования можно, а главное, необходимо доводить до населения, так как использование радиоактивных стройматериалов опасно для здоровья не только нынешнего, но и будущего поколения людей.

Таким образом, эту информацию можно использовать не только на уроках химии, биологии, экологии, валеологии, но и в общественной жизни. Необходимо проводить экологические десанты, рейды, изготавливать экологические листовки и т.п.

Abstract

The aim of this research is a study of the notion of radiation on concrete practical actions (work with special equipment); carrying out of the analysis of the radio-active fall-out of the territory, and on these grounds, continuation of the ecological monitoring of the environment.

Recently very often cancer diseases appear and the health of the population is changing to the worse. This directs on thought that there exists another reason of all troubles.

Being guided by such kind of work on radioactive sources of contamination of the environment, we analysed the radioactive fund of our village.

For this research we used special equipment dosimeter and. X-ray meter. With the help of these instruments were made out analysis, results and drew a conclusion.

This research allowed us more deeply to study the notion of radiation, understand the important role of ecological education. For only knowing nature it is possible to help it. The results of our work confirmed our suggestions: construction materials used in buildings were polluted by radioactive elements. That's why we have cancer diseases.

It is necessary to inform our population with these results, because it is dangerous for health to use such building materials. It is dangerous not only for us, but also for the future generations.

This information we may use not only on the lessons of chemistry, biology but also in our day life.

It is necessary to conduct ecological leaflets etc.

Содержание:

Абстракт 2

Abstract 3

1. Введение 5

2. Литературный обзор. 6

2.1 Биологическое действие радиации 6

2.2 Естественные источники излучений. 6

2.3 Измерение ионизирующих излучений 7

2.4. Нормы радиоактивности 8

3. Изучение радиационного фона местности с. Катарколь. 3.1 Радиационная обстановка с. Катарколь 10

3.2 Обсуждение результатов эксперимента. 11

4. 3аключение 12

5. Выводы: 13

6. Список использованной литературы: 14

Отзыв руководителя 15

Список приложений:

1. Схема «Основные виды и источники облучения человека»

2. Диаграмма «Онкозаболеваемость населения с. Катарколь»

3. Отзыв руководителя

1. Введение

Взрыв ядерной бомбы 29 августа 1949 года на полигоне под Семипалатинском открыл трагическую страницу в истории Казахстана. Итогом многолетних бесчеловечных ядерных испытаний стали тяжелейшие экономические, социальные, духовные потрясения. Они тяжким грузом легли на плечи народа. И хотя их последствия нами ещё до конца не осознанны, народный протест вызрел давно. Не случайно Указ Президента Казахстана о закрытии Семипалатинского полигона был одним из первых актов молодого государства, твердо заявившего о самостоятельности в решении внутренних проблем. [4]

К естественным ионизирующим факторам среды относятся уровень радиационного фона, лучевые нагрузки на организмы и естественная радиоактивность организмов (растений и животных) как на суше, так и в воде.

Радиоактивность как дело рук человеческих - явление второстепенное. Она такой же естественный элемент (продукт) природы, как кислород, вода, ионизирующее излучение и прочие её составляющие. Радиоактивность - это радиоактивные примеси в атмосфере, «залетевшие» туда из земной коры изотопы радона и тория, выделяющиеся при распаде «земных» радиоактивных нуклидов - урана, тория и актиния. А вот «дело рук человеческих» - это ряд долго - и короткоживущих изотопов, образующихся при ядерных взрывах, в атомной энергетике и промышленности, и вызываемые ими искусственные излучения. Радиоактивные вещества, образующиеся при ядерных взрывах, проникают сначала в стратосферу, а затем воздушными течениями распространяются по Земле. Основными продуктами деления при ядерных взрывах являются стронций-90, стронций-89, цезий-137, цезий-44, церконий-90, углерод-14, встречающиеся в выпадениях по всему земному шару. Особо опасен для животных и человека стронций-90, способный откладываться в их костях, и цезий-137. [3]

Исходя из этого, подробное изучение явления радиации и радиационного фона необходимо проводить не только в районах бедствий, но и повсеместно. Радиоактивные частицы способны попадать не только в пищу, воду, воздух и на одежду, но и содержаться в различных строительных материалах. И нам кажется, что никому не хотелось бы жить в доме, построенном из «радиоактивного» кирпича и бетона.

Несомненно, изучение радиации является актуальным и важным делом, а ознакомление с работой специальных приборов для измерения радиационного фона (дозиметр, рентгенметр), ещё и интересным занятием.

2. Литературный обзор.

2.1 Биологическое действие радиации

Радиация является одним из постоянно действующих физических факторов, на фоне которых возникла и эволюционирует жизнь на Земле. Непрерывное внешнее и внутреннее облучение обусловлено источниками космического и земного происхождения. Хотя в процессе эволюции организм человека и не приобрел специальных органов для восприятия радиации, она не является новым и неизвестным для него раздражителем, поскольку радионуклиды содержатся во всех органах и тканях.

Биологическое действие радиации складывается из взаимосвязанных процессов, имеющих четыре фазы. В первой, физической, фазе поглощение энергии атомами и молекулами сопровождается их ионизацией и возбуждением. Во второй, физико-химической, фазе образуются высокоактивные радикалы, которые, взаимодействуя с различными соединениями, порождают долгоживущие вторичные радикалы. В третьей, химической, фазе продукты предшествующих реакций, особенно свободные радикалы, вступают в реакции с органическими молекулами, которые в результате изменяют свои биологические свойства. Процессы, происходящие на этих этапах лучевого взаимодействия, принято считать первичными, или пусковыми. Они определяют дальнейшее развитие лучевого поражения. В четвертой, биологической, фазе химические изменения молекул приводят к нарушениям функций клеток и органов. Три первые фазы длятся доли секунды, четвертая же может растянуться на годы.[3] Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, её мощности, режима облучения, объема облучаемых органов и тканей вида излучения и функционального состояния организма.

2.2 Естественные источники излучений.

Вы, наверное, уже знаете, что радиация окружает нас везде. Мы родились и живём в среде естественных и искусственных проникающих излучений, Обычно человек подвергается двум видам облучения: внешнему и внутреннему. К источникам внешнего облучения относят прежде всего космическое излучение, образующееся при звёздных взрывах в Галактике и солнечных вспышках. Чем выше над уровнем моря, тем меньше там защитные слои воздуха, озона и тем сильнее облучение. Земными источниками излучений являются радиоактивные вещества, находящиеся в недрах Земли, в атмосфере, воде, растениях и организмах всех живых существ, населяющих нашу планету.

Земные и космические естественные ионизирующие излучения составляют естественный радиационный фон, которому постоянно подвергаются все живые организмы на Земле. В большинстве районов земного шара значения мощности дозы колеблются в пределах от 4 до 12 мк Р/ч.

Внутреннее облучение человека от естественных источников происходит, когда в его организм попадают продукты питания, вода и воздух.

Люди, потребляющие много рыбы, жители северных районов, питающиеся мясом оленя, получают относительно высокие дозы облучения, так как в этих продуктах содержатся значительные количества радиоактивных веществ. На схеме №1 показаны основные виды и источники облучения человека. (Приложение1)

Из многих источников радиации, встречающихся в окружающей нас среде, наиболее опасен радон-невидимый, не имеющий ни запаха, ни вкуса тяжелый газ. Наибольшее количество радона содержится в воде, природном газе, дереве, кирпиче, бетоне. Несколько меньше - в граните и песке.

Надо помнить, что в сырой воде радона больше, но при кипячении он улетучивается. Некоторое его количество попадает в лёгкие с парами воды при приёме горячего душа.

Часы со светящимися циферблатами дают годовую дозу, в 4 раза превышающую ту, что получают при незначительных утечках на АЭС. На расстоянии 1 м. от циферблата излучение в 10000 раз слабее, чем на расстоянии 1 см.

Просмотр одного фильма по цветному телевизору тоже не безвреден, особенно если сидишь близко к телевизору. Любители телепередач, которые смотрят их в течении года ежедневно по 3 часа, получают 0,5 мбэр в день.

Все знают рентгеновский аппарат - один из самых распространенных приборов диагностики. При рентгеноскопии желудка, рентгенографии зубов пациент получает дозу 30 мбэр, при флюорографии 370 мбэр.

Таким образом, каждый житель Земли ежегодно получает дозу облучения в среднем 200-300 мбэр. [6]

2.3 Измерение ионизирующих излучений

В системе СИ активность любого радионуклида измеряется в Беккерелях (Бк): 1 Бк соответствует одному распаду в секунду. Раньше использовалась другая единица радиоактивности - Кюри (Ки).

Поглощённая доза ионизирующего излучения измеряется в Греях (Гр): 1 Гр равен дозе излучений, при которой облученному веществу массой 1 кг передаётся энергия, равная 1 Дж (1 Гр=1Дж/кг). Другой единицей, используемой для измерения поглощенной дозы, является рад: 1 рад=1 сГр.

Биологический эффект облучения зависит не только от количества поглощенной энергии, но и от её пространственного распределения (плотности ионизации), что учитывается качественным показателем относительной биологической эффективности (ОБЭ). ОБЭ используют для оценки эквивалентной дозы. Эквивалентная доза равна произведению поглащенной дозы на ОБЭ. Единица измерения эквивалентной дозы - Зиверт (Зв):

1 Зв = 1 Гр, если ОБЭ = 1

Кроме того, ионизирующим излучением на вещество является экспозиционная доза. Часто измеряется в Рентгенах (Р). Поскольку 1 р - довольно большая величина, на практике удобнее пользоваться миллионной (мкР) или тысячной (мР) долями рентгена. Для оценки ущерба здоровью человека при неравномерном облучении тела используется эффективная эквивалентная доза, учитывающая радиочувствительность отдельных органов (коэффициенты риска).

Таблица 1. Радиочувствительность органов.

Орган, ткань.

Коэффициент риска.

Красный костный мозг

0,12

Молочная железа

0,15

Легкие

0,12

Щитовидная железа

0,03

Костная ткань

0,03

Например, при облучении легких, молочной и щитовидной желез дозой в 1 Гр эффективные эквивалентные дозы будут равны соответственно 12, 15 и 3 сЗв.

При облучении больших контингентов людей используют коллективную эквивалентную дозу, равную произведению индивидуальных эквивалентных доз на число лиц, подвергшихся облучению. Единица коллективной эквивалентной дозы - человеке- Зиверт (чел.Зв ). [3]

2.4. Нормы радиоактивности

В отношении радиоактивности существует очень много норм - нормируется буквально всё. Во всех случаях проводится различие между населением и персоналом, т.е. лицами, чья работа связана с радиоактивностью.

Далее мы ознакомимся только с нормами для населения - той их части, которая прямо связанна с обычной жизнедеятельностью, опираясь на Закон «О радиационной безопасности населения» и «Нормы радиационной безопасности».

Основная задача радиационного контроля (измерений радиации или радиоактивности) состоит в определении соответствия радиационных параметров исследуемого объекта (мощность дозы в помещении, содержание радионуклидов в строительных материалах и т.д.) установленным нормам.

Для вдыхаемого воздуха, воды и продуктов питания нормируется содержание как техногенных, так и естественных радиоактивных веществ.

Таблица 2. Нормы зараженности.

Объект

МР/ч

Продовольственная тара, кухонный инвентарь

50

Вода (ведро)

4

Мясо сырое

20

Хлеб (буханка)

1,5

Рыба сырая

1,5

Сыпучие продукты, пища варенная

1,5

Для стройматериалов нормируется содержание радиоактивных веществ из семейств урана и тория, а также калий-40.

Удельная эффективная активность естественных радионуклидов в строительных материалах, используемых для вновь строящихся жилых и общественных зданий не должна превышать 370 Бк/кг.

Для помещений нормируется суммарное содержание радона и тория в воздухе помещений: для новых зданий - не более 100 Бк/м³, для уже эксплуатируемых - не более 200 Бк/м³. [3]

О перечисленных выше нормах радиоактивности следует помнить. Это полезно сделать при покупке квартиры, дома, земельного участка при планировании строительных и отделочных работ, при выборе и приобретении строительных и отделочных материалов для квартиры или дома, а также материалов для благоустройства территории вокруг дома (грунт насыпных газонов, насыпные покрытия для теннисных кортов, тротуарная плитка и.т.д.) благо ассортимент радиационнобезопасных стройматериалов ныне чрезвычайно богат.

3. Изучение радиационного фона местности с. Катарколь. 3.1 Радиационная обстановка с. Катарколь

Согласно информации из СМИ: «Образование радиоактивных отходов происходит только на одном предприятии области ТОО «Степногорский горно - химический комбинат» (после раздела имущественного комплекса бывшего ЗАО «КазСабтон»). В настоящий момент отрицательным фактором, влияющим на окружающую среду, является радиоактивное пыление обсохших карт хвостохранилища гидрометаллургического завода.

Месторождения местных стройматериалов по наличию в них вредных минеральных включений на территории области заметно разнятся. Радиоактивность гранитол в 3-8 раз превышает фоновую, и существенно зависит от возраста и основности интрузивных пород. Таким образом, большая часть месторождений строительного камня может быть использованы только в промышленном строительстве.

В Акмолинской области на 13 предприятиях находится 373 источника ионизирующих излучений, из которых 20 подлежат захоронению.

Средний радиационный гамма - фон территории составляет 0,25 микроЗиверт в час».[5]

Всё выше сказанное, несомненно, говорит о том, что «радиоактивные» стройматериалы могут попасть на улицы нашего села. Поэтому измерение радиационного фона проводились в различных районах нашей местности. Особое внимание мы уделили району многоэтажных домов, так как в своё время, стройматериал для них поставлялся из г.Степногорска. Нами были проведены замеры радиоактивности в прибрежном районе, лесном массиве, районе нашей школы и колледжа.

Данные этих измерений мы занесли в таблицу.

Таблица № 3 «Радиационная обстановка села Катарколь».

Объект

мк Р/ч

мк Зв/ч

Район центральной котельной

65-70

0,7

Район многоэтажных домов

45-55

0,5

Колледж

17-19

0,18

Школа им. Досова

12-14

0,13

Побережье озера

10-14

од

Лесной массив

5-8

0,06

Из таблицы видно, что как мы и предполагали радиационный фон в районе многоэтажных домов и центральной котельной превышает средние показания в 3-4 раза. Это, несомненно, говорит о радиационной загрязнённости данного района. Не смотря на то, что район «пятиэтажек» и ЦК, в настоящее время является заброшенным, находиться вблизи от этих мест опасно для здоровья.

Теперь несколько слов о дозиметрах. Основное предназначение бытового дозиметра -измерение мощности дозы ионизирующего излучения непосредственно в том месте, где этот дозиметр находится (в руках человека, на грунте и т.д.) и проверка тем самым на радиоактивность подозрительных предметов (при выборе места для странного грунта при ландшафтном благоустройстве)

При использовании индивидуального дозиметра необходимо учитывать так же и то, что при любых измерениях радиации присутствуют естественный радиационный фон. Поэтому сначала выполняют измерение уровня фона, характерного для данного участка местности (на достаточном удалении от предполагаемого источника радиации). Для получения достоверного результата необходимо провести несколько измерений и затем вычислить среднее арифметическое. После определения уровня фона выполняют измерения уже в присутствии предполагаемого источника радиации. Наличие устойчивого превышения над уровнем фона может свидетельствовать об обнаружении радиоактивности

3.2 Обсуждение результатов эксперимента.

В результате проведения исследования радиационного фона местности села Катарколь, перед нами открылась следующая закономерность: чем больше в данном районе многоэтажных зданий, тем выше показания рентгенметра. Это говорит о том, что стройматериалы имеют радиационную загрязненность. Без сомнения, данный факт влияет на здоровье людей не лучшим образом.

Поэтому радиационная обстановка местности влияет на здоровье населения, проживающего в «неблагополучных» районах(центральная котельная и многоэтажки). В этой связи, увеличение числа онкобольных среди населения села Катарколь не случайно, а закономерно. Этот печальный факт необходимо донести до жителей нашего села.

4. 3аключение

При проведении данного исследования мы осуществили измерение радиационного фона местности нашего села. По показаниям рентгенметра и дозиметра, радиационная обстановка данной местности в целом нормальная. Но есть районы с повышенным содержанием радиоактивных элементов в грунте и воздухе. Это район многоэтажных домов и бывшей ЦК. Показания радиации превышают среднюю по селу в 3-4 раза. Эта информация наводит на мысль, о том, что стройматериалы (кирпич, бетон, гравий, гранит и др.) и уголь, доставляемые сюда из других регионов Казахстана имели радиационную «загрязненность».

На основании, этого можно сделать вывод, о том, что вспышка онкологических заболеваний (особенно у женщин) не случайна, так как всем известна взаимосвязь этих заболеваний и радиации (Приложение2).

Результаты данной работы необходимо доводить до широких слоев населения, так как необдуманное использование «радиоактивных» материалов может привести к печальным последствиям.

Подобные исследования, по нашему мнению, необходимо проводить и в других населенных пунктах нашего района, так как специальную аппаратуру и литературу найти в наше время не сложно.

В условиях современного экологического кризиса решение экологических проблем рассматривается с позиции двух основных стратегий. Первая из них - технологическая -предусматривает разработку и широкомасштабное внедрение ресурсосберегающих технологий. Вторая стратегия - гуманитарная - призвана способствовать изменению самого человека, его мировоззрения, поведения, стиля жизни. Основное средство реализации гуманитарной стратегии - экологическое образование и воспитание, ведь никакие технические средства сами по себе не могут улучшить состояние окружающей среды, если люди не готовы к использованию безопасных технологий, не стремятся сознательно соблюдать требования экологических ограничений и принимать активное участие в практическом решении экологических проблем. [2]

5. Выводы:

1.Данный проект имеет актуальную и важную в наше время тему. Ведь здоровье человека - это главная проблема нового тысячелетия, а решение экологических проблем - задача нашего поколения.

2. Радиационная обстановка местности - один из показателей экологического мониторинга, который необходимо проводить каждому современному человеку.

3. Гипотеза, которую мы сформулировали вначале нашей работы, подтвердилась. Онкологические заболевания и ухудшение самочувствия населения нашего села напрямую связаны с повышенным радиационным фоном некоторых районов.

6. Список использованной литературы:

1. Алексеев В.А. 300 вопросов и ответов по экологии. - Ярославль: «Академия развития», 1998 г. - с. 61-62.

2. Ермаков А.С. Учимся решать экологические проблемы. - М.: «Школьная Пресса», 2002 г. - с. 4-8.

3. Иванова Н.Г., Щелкунова А.Я. Я иду на урок биологии: Экология: Книга для учителя. - М.: «Первое сентября», 2002 г. - с. 126-136.

4. Статья «Невада-Семипалатинск»; Казахстанская правда, №10; 1999 г., с.2

5. Статья «Почему «5» неуд?»,Экологический вестник. №4 2005 г., с.4

6. Смирнов А.Т., Основы безопасности жизнедеятельности: Учебник для 8-го класса общеобразовательных учреждений. -М.: ACT, 1996 г. - с. 83-86.

Отзыв руководителя

Тема данного проекта выбрана учащимися не случайно. Ведь то, что в селе Катарколь в последние несколько лет наблюдается тенденция роста онкологических заболеваний среди населения, несомненно, вызывает тревогу и озабоченность данной проблемой.

Проект включает в себя несколько этапов. Прежде всего, авторами были изучены теоретические основы данной темы, поставлены основные задачи и проблемы, которые необходимо решить. Затем были изучены инструкции по использованию специальной аппаратуры для исследования радиационного фона местности. На следующем этапе учащиеся проводили исследовательскую работу, т.е. замеряли радиационный фон местности с. Катарколь. На заключительном этапе проводилось обсуждение результатов эксперимента, делались выводы и подводились итоги деятельности.

Выбранная авторами тема проекта, несомненно, очень актуальна и интересна. Ведь воздействие радиации на человека (облучение) может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лейкоз и злокачественные опухоли. По этому стремление учащихся понять причины частых онкологических заболеваний среди населения нашего села, без сомнения, похвально. Но, в свою очередь, хочется сказать о том, что явление радиации очень сложное в изучении, т.к. требует глубоких познаний в области физики и химии. Авторы проекта уделили мало внимания конкретизации проблемы и практическому применению полученных результатов.

Таким образом, можно ответственно объявить о том, что авторы данного исследования провели большую и кропотливую работу по изучению методики работы со специальной аппаратурой, по сбору и анализу информации из различных литературных источников.

Учитель химии и биологии

Дайнис П.П.